反激變換器副邊同步整流控制器STSR3應用電路詳解

摘要：為大幅度提高小功率反激開關電源的整機效率，可選用副邊同步整流技術取代原肖特基二極管整流器。它是提高低壓直流輸出開關穩壓電源性能的最有效方法之一。

    關鍵詞：反激變換器；副邊同步整流控制器STSR3；高效率變換器

2.7 預置時間（tant）防止原邊和副邊共態導通

實現同步整流的一個主要難題，是確保控制IC送出的驅動信號正確無誤，以?止在副邊的同步整流器與原邊開關管之間出現交叉的“共態導通”。其示意圖可見圖16中波形。當原邊MOSFET導通時，圖16中電壓Vs傾向于負極性。如果副邊同步MOSFET關斷時帶有一些延遲，那么在原邊和副邊之間就會出現一個短路環節。為了避免這種不希望的情況發生，在原邊MOSFET導通之前，同步MOSFET必須是截止的，這表明有必要設置一定量的“預置”時間tant。

    圖17給出了詳細展開的正常工作情況時，CK時鐘信號與OUTGATE輸出驅動信號之間的定時關系圖。芯片內部的定時tant提供了所需要的預置時間，從而避免了共態導通的出現。按表1的供電條件使用腳SETANT，tant有三種不同的選擇值。在腳SETANT外接電阻分壓器供電，可得到表1中所需的該腳電壓值和預置時間。

    芯片內的數字控制單元產生這些預置時間，是通過計算在開關周期之中包含的高頻脈沖數目來完成的。由于該系統具有數字性能，在計數過程中會丟失一些數位，從而導致輸出驅動信號中發生跳動。表1中的預置時間值是一個平均值，考慮了這種跳動因素。圖18給出了OUTGATE關斷期間的跳動波形。

2.8 空載與輕載工作狀態

當占空比<14％時，STSR3的內部特性能使OUTGATE關閉，并且切斷芯片內部大多數電路供電，從而減小器件的功耗。在這種條件下，變換器的低輸出電流，是由同步MOSFET的體二極管來完成的。當占空比>18％時，IC再次起動，所以具有4％的滯后量。當原邊的PWM控制器在極輕輸出負載下發生突發狀態時，這種特性仍能維持STSR3系統正確工作。

    輸出驅動器具有承受大電流的能力，源極峰值達2A，加散熱器后可達3A。因此同步MOSFET開關極快，允許并聯幾只MOSFET以減小導通損耗。在供電期間的高電平是Vcc，所以芯片只驅動具有邏輯電平柵極門限的MOSFET。

2.9 瞬態特征及實測波形

在負載發生大變化時，占空比可在幾個開關周期里從低值極快地變為高值，反之亦然。但OUTGATE給出的預置時間，是根據計算開關周期（頻率），而非依據占空比。即使在占空比快速變化時，它也能正確地提供預置時間，從而始終為同步MOSFET提供正確的驅動。圖19給出了占空比在一個周期里從50％變成80％，隨即又返回50％時的測量波形。圖20給出了OUTGATE正確提供的預置時間，從圖中看到是131ns。

    2.10 同步整流控制器STSR3的典型應用電路圖

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